JP5030253B2

JP5030253B2 - 針状結晶物の処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JP5030253B2
Application number: JP2005324942A
Authority: JP
Inventors: 徹水上; 善久染谷
Original assignee: エム・アイ・エイ企画株式会社; 株式会社染谷
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2025-11-09
Also published as: JP2007130554A

Description

本発明は、アスベスト、ロックウール、グラスファイバー等の有害な針状結晶物を処理するための針状結晶物の処理方法及び処理装置に関する。

アスベスト、ロックウール、グラスファイバー等の無機物質は、針状結晶の微粉末となっており、その嵩比重が極端に小さいため、空気中に飛散して長時間浮遊する特性を有している。このような微細な針状結晶物が人体の肺の中に入り込むと、肺中皮腫となるため社会問題となっている。

特許文献１には、針状結晶物の一つであるアスベストを処理する組成物が記載されている。この組成物は、オルガノシラン等の金属アルコキシド、オルガノ珪酸化合物、アクリル及びラジカル開始剤の混合物からなり、この混合物を懸濁したコロイド状態で用いるものである。すなわち、この懸濁液をアスベストの塊に噴霧あるいは含浸させてアスベストに付着させることにより、アスベストに付着した組成物がゲル化を行うと同時に重合を行うものであり、このような固形化への化学変化によりアスベストを閉じ込めてアスベストの無害化を行っている。
特開平１１−１２４５０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の組成物は、アスベスト等の針状結晶物が塊状となっている場合にだけ適用できるものであり、針状結晶物が空気中に飛散している状態に対しては適用することができない問題を有している。また、アスベストの無害化はゲル化及び重合という化学変化により行っているため、化学変化が円滑に進行するような反応条件の調整が必要であり、この調整が合わない場合には、有効に作用させることができず、環境条件が様々に異なる作業現場への柔軟な対応が難しい不便さも有している。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、空気中に浮遊している針状結晶物を容易に捕捉することができるばかりでなく、化学変化を必要とすることなく、あらゆる環境条件でも適用することが可能な針状結晶物の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の針状結晶物の処理方法は、針状結晶物を含有した塊状の被処理物を密閉空間内で粉砕した後、粉砕物を密閉空間内で多孔質の無機粉体と混合して針状結晶物を無機粉体と結合させ、さらに得られた混合物をセメント液と混練して固化させることにより所定の固形物とする処理であり、前記セメント液の分散液として空気中の針状結晶物を捕捉するために用いられる物質であって、液体との接触によって膨潤する性質を有し且つハニカム構造の有機高分子であるポリグルタミン酸である針状結晶物の処理剤を液体によって膨潤させた液体を用いることを特徴とする。

請求項２記載の発明の針状結晶物の処理方法は、針状結晶物を含有した塊状の被処理物を密閉空間内で粉砕した後、粉砕物を密閉空間内で多孔質の無機粉体と混合して針状結晶物を無機粉体と結合させ、さらに得られた混合物をセメント液と混練して固化させることにより所定の固形物とする処理であり、前記セメント液の分散液として空気中の針状結晶物を捕捉するために用いられる物質であって、液体との接触によって膨潤する性質を有し且つハニカム構造の有機高分子であるＬ−バリン、Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−リシン酸、Ｌ−メチオニン、Ｌ−アスパラギン酸、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−アラニン、Ｌ−アルギニン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−グルタミン酸−Ｌ−リジン複合体、Ｌ−セリンの内の一種又は複数種である長鎖型アミノ酸を化学反応によって高分子化及びハニカム構造化した物質である針状結晶物の処理剤を液体によって膨潤させた液体を用いることを特徴とする。

請求項３記載の発明の針状結晶物の処理装置は、針状結晶物を含有した塊状の被処理物を密閉空間内で粉砕する粉砕装置と、得られた粉砕物を密閉空間内で多孔質の無機粉体と混合して針状結晶物を無機粉体と結合させる混合装置と、得られた混合物をセメント液と混練する混練装置とを備えており、前記セメント液の分散液として空気中の針状結晶物を捕捉するために用いられる物質であって、液体との接触によって膨潤する性質を有し且つハニカム構造の有機高分子であるポリグルタミン酸である針状結晶物の処理剤を液体によって膨潤させた液体を用いることを特徴とする。

請求項４記載の発明の針状結晶物の処理装置は、針状結晶物を含有した塊状の被処理物を密閉空間内で粉砕する粉砕装置と、得られた粉砕物を密閉空間内で多孔質の無機粉体と混合して針状結晶物を無機粉体と結合させる混合装置と、得られた混合物をセメント液と混練する混練装置とを備えており、前記セメント液の分散液として空気中の針状結晶物を捕捉するために用いられる物質であって、液体との接触によって膨潤する性質を有し且つハニカム構造の有機高分子であるＬ−バリン、Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−リシン酸、Ｌ−メチオニン、Ｌ−アスパラギン酸、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−アラニン、Ｌ−アルギニン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−グルタミン酸−Ｌ−リジン複合体、Ｌ−セリンの内の一種又は複数種である長鎖型アミノ酸を化学反応によって高分子化及びハニカム構造化した物質である針状結晶物の処理剤を液体によって膨潤させた液体を用いることを特徴とする。

請求項１〜４記載の発明では、塊状から粉砕した針状結晶物を多孔質の無機粉体と混合することにより、針状結晶物を多孔質の無機粉体中に取り込み、無機粉体中への取り込み状態のままセメント液と混練して固化するため、針状結晶物を無害化したセメント製品として利用することができる。また、セメント液の分散液として、空気中の針状結晶物を捕捉した膨潤液を用いるため、空気中の針状結晶物の除去とその有効利用を有機的に結合させることができる。

本発明のセメント液の分散液としての針状結晶物の処理剤は、液体との接触によって膨潤する性質を有したハニカム構造の有機高分子である。この有機高分子としては、ポリグルタミン酸或いは長鎖型アミノ酸を選択することができる。本発明が適用させる針状結晶物としては、アスベスト、ロックウール、グラスファイバー等を選択することができる。

ポリグルタミン酸は、アミノ酸の一種であるグルタミン酸を高分子化することによりハニカム構造となった化合物である。ポリグルタミン酸は一般に保湿剤として汎用されている。これに加えて、本発明者はポリグルタミン酸が分散剤及び乳化剤として使用できることを研究から見出したものである。かかるポリグルタミン酸は、水や有機溶剤に分散させてこれらと接触することにより膨潤する性質を有している。水に対しては、ポリグルタミン酸の粉末を０．０１〜０．１重量％程度分散させることにより良好に膨潤する。有機溶剤としては、トリオールや酢酸エチルを用いることができ、これらの溶剤に対し０．０１〜０．１重量％程度を分散させることにより膨潤する。

本発明において、セメント液の分散液としての処理剤として用いる前記ポリグルタミン酸を水や有機溶剤に分散させることにより膨潤させ、この膨潤液を用いて針状結晶物を捕捉するものである。ポリグルタミン酸の膨潤液が空気中の針状結晶物と接触すると、膨潤液は針状結晶物をそのハニカム構造の中に取り込んで針状結晶物を捕捉する。そのメカニズムは、現段階では不明であるが、水素結合等の化学結合、粘着力、電気吸引力等の物理吸着、その他の機構或いはこれらが複合して作用しているものと思われる。この場合、ポリグルタミン酸が膨潤することにより、そのハニカム構造が大きくなるため、グルタミン酸分子の間に針状結晶物の多くを封じ込めることができる。例えば、発明者の実験では、水に対して０．０１重量％のポリグルタミン酸を膨潤させた膨潤液においては、針状結晶物を膨潤液の２０〜４０重量％程度まで捕捉することが可能であった。

本発明では、ポリグルタミン酸以外の化合物として、長鎖型アミノ酸を用いることができる。長鎖型アミノ酸はそのままで用いるものではなく、化学反応を行ってハニカム構造化させると共に重合して高分子化した後に用いるものである。高分子化により長鎖型アミノ酸は、水や有機溶剤に対して分散して膨潤する性質を備えたものとなる。これにより、上述したポリグルタミン酸と同様に、空気中に存在している針状結晶物を良好に捕捉すると共に捕捉後においては針状結晶物をハニカム構造中に封じ込めることができる。

本発明に用いる長鎖型アミノ酸としては、Ｌ−バリン、Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−リシン酸、Ｌ−メチオニン、Ｌ−アスパラギン酸、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−アラニン、Ｌ−アルギニン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−グルタミン酸−Ｌ−リジン複合体、Ｌ−セリンの内の一種又は複数種を組み合わせて用いることができる。また、これらの長鎖型アミノ酸の化学反応処理物とポリグルタミン酸とを組み合わせて用いることができる。

針状結晶物に対する処理は、以上のハニカム構造の有機高分子の膨潤液を空気中に浮遊している針状結晶物と接触させて針状結晶物を捕捉することにより行われる。有機高分子の膨潤液と針状結晶物との接触手段の一つとしては、針状結晶物を含有した空気を膨潤液に吹き込む手法がある。空気の吹き込みにより空気中の針状結晶物が膨潤液のハニカム構造に捕捉される。このとき、膨潤液に渦巻き流を付与したり、攪拌することにより、その捕捉をさらに確実に行うことができると共に捕捉効率を増大させることができる。

膨潤液と針状結晶物との別の接触手段としては、針状結晶物を含有した空気に対して膨潤液を噴霧する手法がある。膨潤液の噴霧は、針状結晶物を導入した空間に対して膨潤液をスプレーすることにより行う。このスプレーにより膨潤液と針状結晶物とが接触するため、針状結晶物を膨潤液のハニカム構造内に捕捉することができる。以上の膨潤液と針状結晶物との接触においては、膨潤液を冷却しても良いが、常温或いは加温した方が捕捉効率の点で良好である。

本発明の針状結晶物の処理方法における第１実施形態としては、針状結晶物を含有した空気をハニカム構造有機高分子の膨潤液に吹き込む処理と、針状結晶物を含有した空気に対して上記膨潤液を噴霧する処理とを行った後、空気を濾過することにより行うことができる。図１はこの実施形態の処理方法に用いる処理装置を示し、上流側から下流側に向かって曝気槽１と、シャワー槽２と、濾過槽３とが順に連結されることにより構成されている。

曝気槽１は膨潤液４中に空気を吹き込むものであり、槽の内部には、上述したハニカム構造の有機高分子を水等に膨潤させた膨潤液４が貯溜されている。曝気槽１には、送風ファンを有した曝気管６が上端面から差し込まれており、この曝気管６の先端が膨潤液４に浸漬されている。このような曝気槽１は、送風ファン５を駆動することにより針状結晶物含有の空気が曝気管６に導入され、曝気管６の先端から膨潤液４内に吹き込む。これにより、空気中の針状結晶物と膨潤液４の有機高分子とが接触して針状結晶物が有機高分子のハニカム構造に捕捉される。この場合、貯留されている膨潤液４に対して渦巻き流を生成したり、攪拌流を生成しても良く、これにより針状結晶物と有機高分子との接触を良好に行うことができる。

シャワー槽２はこの曝気槽１と連結管７を介して連結されており、膨潤液４に吹き出した後に曝気槽１上部に流動してきた空気がシャワー槽２に導入される。シャワー槽２の内部には、複数のシャワーノズル８が配置されており、それぞれのシャワーノズル８からは空気の導入部分に対してその上方から有機高分子の膨潤液４が噴霧される。この噴霧により、シャワー槽２内の空気に含有されている針状結晶物と膨潤液４の有機高分子とが接触し、針状結晶物が有機高分子のハニカム構造に捕捉される。このようなシャワー槽２の曝気槽１の下流側に連結することにより、曝気槽１で捕捉されなかった針状結晶物をシャワー槽２で捕捉することができる。なお、シャワー槽２で噴霧される膨潤液４としては、曝気槽１内の膨潤液４を循環使用しても良く、タンク（図示省略）に貯留した膨潤液を循環使用しても良い。

濾過槽３は、シャワー槽２を通過した空気を濾過するものであり、複数層に積層されたエアフィルター９が内部に配置されている。濾過槽３は、その上部が連結管１０を介してシャワー槽２の上部と連結されており、シャワー槽２を通過した空気は、濾過槽３の上部に連結されてエアフィルター９を通過する。空気の通過の際に、エアフィルター９はシャワー槽２からの液粒子を濾過により空気中から取り除く。これにより、液粒子に針状結晶物が含有されていても液粒子と共に濾過槽３で除去される。符号１１は、濾過槽３の下端部分に配置されたトラックであり、濾過槽３で除去されて落下する液粒子を捕捉する。符号１２は排気ファンであり、その駆動によって曝気槽１、シャワー槽２及び濾過槽３での圧力損失を補填する。

このような構造の処理装置では、曝気槽１内への空気の曝気によって針状結晶物が膨潤液４に捕捉された後、シャワー槽２内への膨潤液４の噴霧によって残余の針状結晶物が捕捉される。さらに、針状結晶物を取り込んだ液粒子は濾過槽３を通過する際に空気中から除去される。これらにより、空気中の針状結晶物を確実に除去することができるため、安全な空気とした後に大気中に排出することができる。

この実施形態の処理装置は、図１の構造に限定されるものではなく、図１の曝気槽１とシャワー槽２とを反対に配置しても良い。又、曝気槽１やシャワー槽２の複数を連結しても良く、その連結順序も任意に変更することが可能である。このように曝気槽１及びシャワー槽２を複数連結する場合には、針状結晶物の除去をさらに確実に行うことができるメリットがある。

本発明の処理方法の第２実施形態では、針状結晶物を含有した被処理物が塊状であっても適用するものである。このような塊状の被処理物の場合には、当該被処理物を密閉空間内で粉砕した後、粉砕物を密閉空間内で多孔質の無機粉体と混合し、さらにセメント液と混練して固化させて所定の固形物とすることにより処理することができる。この実施形態の処理においては、図１の処理装置で得られた膨潤液を用いるものである。この膨潤液は図１での処理を行うことにより針状結晶物を既に捕捉しているが、この処理では、針状結晶物の捕捉状態のままでセメント液の分散液として用いるものである。

図２はこの第２実施形態に用いる処理装置を示す。この処理装置は図２に示すように、上流側から下流側に向かって粉砕装置２１、混合装置２２、混練装置２３が順に配置されており、混練装置２３の終端部分にはベルトコンベア等の排出装置２４が配置されて構成されている。

粉砕装置２１は、塊状の被処理物が投入されるホッパー２８を備えており、ホッパー２８の内部には塊状の被処理物を粉砕するクラッシャー２９が配置されている。粉砕装置２１は、クラッシャー２９が駆動することにより塊状の被処理物を粉砕する。混合装置２２は、多孔質の無機粉体３０が充填されるタンク３１を有している。

混練装置２３はセメント液を混練するものであり、セメント液３２が充填されるタンク３３を有している。また、タンク３３の下流側には、混練を行うための混練タンク３４が連結されている。混練タンク３４の内部には、回転駆動される混練翼３５が設けられている。

粉砕装置２１のホッパー２８、混合装置２２のタンク３１及び混練装置２３のタンク３３のそれぞれの底部は、連通管２５によって連通状態となっている。連通管２５の内部には、モータ２６に連結された回転軸２７が挿通している。回転軸２７におけるホッパー２８とタンク３１との間及びタンク３１と３３の間、さらにはタンク３３と混練タンク３４との間には搬送及び粉砕を行うためのスクリュー３７，３８，３９が設けられている。

この処理装置において、粉砕装置２１及び混合装置２２は空気が外部に漏洩しないような密閉空間４１，４２となっている。このような密閉空間４１，４２とするためには、例えば、空間４１，４２の内部を負圧としたり、遮蔽構造とすることにより可能である。

図２に示す処理装置において、針状結晶物を含有した塊状の被処理物は粉砕装置２１のホッパー２８に投入される。そして、クラッシャー２９が駆動することにより、塊状の被処理物を大まかに粉砕する。この粉砕物はスクリュー３７によってさらに粉砕されて微粉末となって混合装置２２に搬送される。

混合装置２２のタンク３１には、多孔質の無機粉体３０が充填されており、この無機粉体３０がスクリュー３８によって粉砕装置２１からの粉砕物と混合される。多孔質の無機粉体３０としては、多孔質の二酸化珪素（ＳｉＯ_２）や多孔質の石炭灰等を使用する。このような多孔質の無機粉体３０と被処理物の粉砕物とが混合されることにより、被処理物中の針状結晶物が無機粉体の孔部分に吸着されたり、孔部分に突き刺さる。このことにより被処理物に含有されている針状結晶物は無機粉体に良好に吸収される。

被処理物の粉砕物及び針状結晶物を吸収した無機粉体は、その後、タンク３３の下側に搬送され、タンク３３内のセメント液３２と共にスクリュー３９を通過して混練タンク３４に導入され、混練タンク３４内でセメント液３２と共に混練される。セメント液３２は、セメント粉体を水等の分散液に分散したものであり、この分散液としては、上述した第１実施形態での処理が行われた膨潤液４（図１参照）を用いる。従って、セメント粉体の分散液には、膨潤液が捕捉した針状結晶物が含まれている。

混練タンク３４内でセメント液３２と混練された被処理物は、排出装置２４によって排出され、所定の固形物に成形される。このような処理では、塊状となっている被処理物中の針状結晶物及び空気中に浮遊している針状結晶物の双方をセメント固形物内に封じ込めることができる。そして、以上のような固形物とすることにより、砂利や栗石、割石、土管、コンクリートパネル、コンクリートブロック、テトラポットや消波ブロック等のコンクリート製品を製造する。或いは、コンクリート建造物用の材料として用いる。

このような実施形態では、塊状の被処理物からの針状結晶物をコンクリート製品の内部に封じ込めることができると共に、空気中の針状結晶物をコンクリート製品の内部に封じ込めることができる。これにより、アスベスト等の針状結晶物に起因した環境汚染をなくすことができる。

以上説明した本発明では、図１及び図２の処理装置をトラック等の自動車の荷台に搭載して作業現場に搬送することにより、その作業現場でそのまま用いることができ、使用勝手の良いものとすることができる。

第１実施形態の処理方法に用いる処理装置の断面図である。第２実施形態の処理方法に用いる処理装置の断面図である。

符号の説明

１曝気槽
２シャワー槽
３濾過槽
４膨潤液
８シャワーノズル
９エアフィルター
２１粉砕装置
２２混合装置
２３混練装置
３０多孔質の無機粉体
３２セメント液

Claims

針状結晶物を含有した塊状の被処理物を密閉空間内で粉砕した後、粉砕物を密閉空間内で多孔質の無機粉体と混合して針状結晶物を無機粉体と結合させ、さらに得られた混合物をセメント液と混練して固化させることにより所定の固形物とする処理であり、前記セメント液の分散液として、空気中の針状結晶物を捕捉するために用いられる物質であって、液体との接触によって膨潤する性質を有し且つハニカム構造の有機高分子であるポリグルタミン酸である針状結晶物の処理剤を液体によって膨潤させた液体を用いることを特徴とする針状結晶物の処理方法。
針状結晶物を含有した塊状の被処理物を密閉空間内で粉砕した後、粉砕物を密閉空間内で多孔質の無機粉体と混合して針状結晶物を無機粉体と結合させ、さらに得られた混合物をセメント液と混練して固化させることにより所定の固形物とする処理であり、前記セメント液の分散液として空気中の針状結晶物を捕捉するために用いられる物質であって、液体との接触によって膨潤する性質を有し且つハニカム構造の有機高分子であるＬ−バリン、Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−リシン酸、Ｌ−メチオニン、Ｌ−アスパラギン酸、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−アラニン、Ｌ−アルギニン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−グルタミン酸−Ｌ−リジン複合体、Ｌ−セリンの内の一種又は複数種である長鎖型アミノ酸を化学反応によって高分子化及びハニカム構造化した物質である針状結晶物の処理剤を液体によって膨潤させた液体を用いることを特徴とする針状結晶物の処理方法。
針状結晶物を含有した塊状の被処理物を密閉空間内で粉砕する粉砕装置と、得られた粉砕物を密閉空間内で多孔質の無機粉体と混合して針状結晶物を無機粉体と結合させる混合装置と、得られた混合物をセメント液と混練する混練装置とを備えており、前記セメント液の分散液として空気中の針状結晶物を捕捉するために用いられる物質であって、液体との接触によって膨潤する性質を有し且つハニカム構造の有機高分子であるポリグルタミン酸である針状結晶物の処理剤を液体によって膨潤させた液体を用いることを特徴とする針状結晶物の処理装置。
針状結晶物を含有した塊状の被処理物を密閉空間内で粉砕する粉砕装置と、得られた粉砕物を密閉空間内で多孔質の無機粉体と混合して針状結晶物を無機粉体と結合させる混合装置と、得られた混合物をセメント液と混練する混練装置とを備えており、前記セメント液の分散液として空気中の針状結晶物を捕捉するために用いられる物質であって、液体との接触によって膨潤する性質を有し且つハニカム構造の有機高分子であるＬ−バリン、Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−リシン酸、Ｌ−メチオニン、Ｌ−アスパラギン酸、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−アラニン、Ｌ−アルギニン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−グルタミン酸−Ｌ−リジン複合体、Ｌ−セリンの内の一種又は複数種である長鎖型アミノ酸を化学反応によって高分子化及びハニカム構造化した物質である針状結晶物の処理剤を液体によって膨潤させた液体を用いることを特徴とする針状結晶物の処理装置。